南京地质古生物研究所揭秘6亿年前化石之谜
南京地质古生物研究所揭秘6亿年前化石之谜
近日，中国科学院南京地质古生物研究所等多家科研机构合作，在《科学》杂志发表了一项关于地球复杂生命早期演化的重大研究成果。该研究首次用大数据方法揭示了地球15亿年的生命演化历程，为理解复杂生命起源和演化规律提供了重要参考。
复杂生物的出现是生命演化史上极为重要的革新事件，标志着地球生物圈从以微生物为主的世界转入以动、植物大规模发育为特征的宏体复杂生命世界。距今25亿至5.39亿年的元古宙见证了单细胞真核生物起源、简单多细胞化以及复杂多细胞生物初步辐射的演化历程。然而长期以来，我们对上述演化历程的理解缺乏大数据层面的定量阐述。
研究团队历时六年，创建了全球数据最全的早期地球古生物地层数据库，结合超算和人工智能等大数据分析手段，首次绘制了地球距今20亿至5亿年前元古宙至寒武纪早期的真核生物多样性演化曲线。数据库覆盖单细胞真核生物化石、多细胞或多核体藻类化石、动物实体化石与遗迹化石等类型，收录了2731种化石的12820条首现记录与末现记录以及相关地层的数据。
研究发现，随着第一个可信的真核生物化石在距今约17亿年前出现后，真核生物多样性保持较低但稳定增长的模式。直到约7.2亿年前全球性“雪球地球”大冰期出现，打断了真核生命演化的既定进程。随着“雪球地球”事件结束，真核生物的物种多样性开始迅速增加并频繁发生波动，在埃迪卡拉纪发生多次生物大辐射和大灭绝事件。其中包括约6.35亿到5.8亿年前的生物大辐射事件，以及紧随其后发生的真核生物演化史上的第一次大灭绝事件，导致当时的优势类型即表面具有复杂刺状装饰的微型真核生物大量灭绝。此后，以动物为代表的形态更复杂的宏体生物迎来了快速辐射。而这些体形较大的复杂生物在埃迪卡拉纪末期遭遇两次明显的多样性下降，代表了动物演化史上最早的两次大灭绝事件，且早于众所周知的显生宙的五次大灭绝事件。
这一成果填补了早期地球真核生物多样性宏演化的空白，为剖析地球复杂生命起源和早期演化规律，探索地外生命是否存在以及宜居地球的可持续发展奠定了理论基础并提供了借鉴。研究显示，“雪球地球”大冰期、噶斯奇厄斯冰期等极端气候事件严重阻碍地球早期生物圈的演化进程，导致生物大灭绝事件出现。而随着大冰期事件结束，地表温度回暖以及大气氧含量升高等促成了新一轮复杂生物大辐射事件，进一步证实了生命从简单到复杂的演化不是简单的线性历程而是呈长期滞缓与相对快速辐射交替的发展模式。这一成果凸显了地表温度与氧气含量等环境因素骤变对早期地球复杂生命演化的重要影响。
多位审稿人评价道，“该研究终于带来了长期缺失的早期地球高精度生物多样性演化曲线”，“该曲线揭示的真核生物大辐射和大灭绝事件将激发一大波探索早期地球生命与环境协同演化的热潮”。
这一突破性的发现不仅为理解地球生命演化提供了重要依据，也为探索宜居星球的生命存在提供了新的视角。